Báo cáo lâm nghiệp: "exemple de conversion d’une table de production volume en tables de production en biomasse : le chêne dans le secteur ligérie" docx

Un exemple de conversion d’une table de production en volume en tables de production en biomasse : le chêne dans le secteur ligérien J.L. BISCH lviculture, Centre INRA, Station de Sylviculture, Centre de Recherches d’Orléans Ardon, F 45160 Olivet Résumé La table de production du chêne sessile dans le secteur ligérien, proposée par P ARD É en 1962, est convertie en quatre tables de production en biomasse correspondant chacune à une partie de l’arbre ou à l’arbre entier, biomasse foliaire exclue. La conversion est réalisée par l’intermédiaire de tarifs de la forme Biomasse = a + b VBF (VBF = volume bois fort), établis avec un échantillon de 18 arbres convenablement choisis. Ces tarifs sont appliqués au volume bois fort de l’arbre moyen enlevé en éclaircie ou restant dans le peuplement après éclaircie. Nous calculons une erreur statistique théorique due au modèle sur l’estimation de la biomasse disponible sur pied, la biomasse enlevée à chaque éclaircie et la production totale. Ainsi, la production moyenne maximale, au seuil de confiance de 95 p. 100, est évaluée à 3,91 ± 0,24 tonnes/ha/an. Nous donnons une relation très simple entre la table 1 (biomasse totale) et la table 2 (biomasse du houppier). La précision et l’intérêt des différentes tables sont discutés. Mot.s clés : Biomasse, table de production, Quercus petraea liebl., futaie, régression, erreur 1. Introduction Voici maintenant plus de dix ans que la perspective d’une raréfaction des stocks énergétiques classiques a provoqué un regain d’intérêt pour le bois en tant que source d’énergie renouvelable. L’idée d’une utilisation complète de l’arbre entier (Y OUNG , 1974 ; P ARD É, 1977) a fait son chemin et de nombreux travaux ont permis l’estimation de la biomasse disponible dans les peuplements forestiers. (*) Adresse actuelle : Office National des Forêts, Division de Mulhouse, 21, rue de l’Est, 68100 Mulhouse. L’ouvrage de C ANNELL (1982) réunit la plus grande partie des estimations réalisées à travers le monde avant cette date. Un récent rapport de l’O.C.D.E. (1984) présente une estimation du potentiel énergétique que constituent les résidus de l’exploitation et de la transformation du bois dans différents pays. Les travaux que nous présentons ici sont une contribution supplémentaire à cette estimation. Une étude sur la répartition de la biomasse dans le chêne du secteur ligérien traité en futaie ou en taillis sous futaie nous a permis d’établir des relations linéaires entre la biomasse de certaines parties de l’arbre et son volume bois fort total (Btscrt et AuC!.ma, 1987). La possibilité nous était alors offerte de convertir la table de production en volume proposée par P ARD É (1962) en différentes tables de production en biomasse. Nous avons choisi de construire quatre tables dont les intérêts sont différents : - une table de production en biomasse aérienne totale dont l’intérêt est surtout fondamental ; elle permet la comparaison avec les productions des autres traitements sylvicoles et notamment du taillis ; - une table de production en biomasse du houppier ; - une table de production en biomasse des bois de diamètre inférieur à 7 cm : - - une table de production en biomasse des bois de diamètre inférieur à 4 cm. Ces trois dernières ont un intérêt pratique, elles permettent à chaque passage en éclaircie d’estimer la biomasse disponible en petits bois ou bois de houppier. Aucune de ces tables ne prend en compte la biomasse foliaire. 2. Matériel et méthode - Les arbres que nous avons abattus et mesurés proviennent de différentes placettes appartenant aux « couples futaie/taillis sous futaie » installés en région Centre pour les travaux de LE G OFF (1984). L’échantillon de 18 tiges de futaie a été conçu pour obtenir 3 arbres dans 6 classes d’âge définies entre 40 et 140 ans. Il tient aussi compte des variables circonférence à 1,30 m (C130), hauteur totale (HT), hauteur relative du houppier (HR) et indice de productivité de la station. La hauteur relative du houppier est définie par le rapport : HT -H,b où H,b est la hauteur d’insertion de la première branche. Nous avons déterminé avec certitude l’essence pour 15 des 18 chênes : il s’agit de 15 chênes sessiles (Quercus petraea liebl.) , les 3 autres, proches du sessile, ne présentaient pas tous les caractères d’identification les plus immédiats. L’étude de la répartition des arbres en fonction de l’âge et de l’indice de productivité de la station dont ils proviennent ne révèle aucun biais. De plus, l’indice de productivité moyen pondéré par le nombre d’arbres abattus sur chaque station vaut 1,011, il est donc très proche de l’indice de référence 1,000 qui caractérise la courbe « hauteur dominante = f (AGE) » issue de la table de production de P ARDE (1962). - De très nombreuses mesures ont été effectuées sur chaque individu. Elles ont permis, entre autres choses, de construire des tarifs donnant une estimation de la biomasse des branches, du houppier et de l’arbre entier jusqu’aux découpes fixées (B ISCH , 1985). Connaissant alors la répartition de la biomasse par classe de découpe et le volume bois fort total (tige + branches) de chaque individu, nous avons constaté l’existence de relations linéaires entre ce volume (VBF) et tout ou partie de la biomasse de l’arbre. Quatre tarifs de la forme Biomasse = a + b VBF ont été construits par régression linéaire pondérée. On rappelle que le volume bois fort est le volume des bois de découpe supérieure à 22 cm de circonférence. tarif (1) : BMT = a, + b, VBF (biomasse totale) ; tarif (2) : BMH = a 2 + b2 VBF (biomasse du houppier) ; tarif (3) : BI70 = a 3 + b3 VBF (biomasse des bois de diamètre inférieur à 7 cm) ; tarif (4) : BI40 = a 4 + b4 VBF (biomasse des bois de diamètre inférieur à 4 cm). Le houppier est ici défini par l’ensemble des branches et l’extrémité de la tige principale au-delà de la découpe bois fort. - La table de production du chêne dans le secteur ligérien (P ARDE , 1962) donne les productions en volume bois fort total des forêts de chêne sessile traité en futaie sur station de productivité moyenne (indice de productivité = indice de référence = 1,000). Sa conversion en tables de production en biomasse repose sur l’hypothèse du maintien d’une même sylviculture dans les mêmes conditions stationnelles : les données dendrométriques ne sont pas modifiées. Les seules transformations consistent à conver- tir les volumes (m ;) en terme de biomasse (kg) selon les étapes suivantes : . Pour les quatre tables, la biomasse disponible du peuplement après éclaircie et la biomasse prélevée en éclaircie à un âge donné sont respectivement estimées par : R17P lkl = Nl iki w Rla iki HVM- R1 < T l lrl = 4- h VI (k) &dquo; avec : ’ ’ k : numéro de ligne de la table de P ARD É (varie de i = 1 à i = 27) (à k fixé correspond un âge donné) ; Nl : nombre de tiges du peuplement après éclaircie ; } Vl : volume bois fort du peuplement après éclaircie ; fournis par la table N2 : nombre de tiges enlevées en éclaircie ; de P ARD É V2 : volume bois fort enlevé en éclaircie ; J Blg : biomasse estimée de l’arbre moyen du peuplement après éclaircie ; B2g : biomasse estimée de l’arbre moyen enlevé en éclaircie. . La biomasse totale cumulée enlevée en éclaircie et la production totale à un âge donné sont alors aisément calculées. Pour une ligne k de la table, nous avons respectivement : n.,-, - !!_. k nr ,!. nmr 11-1 Il or Il . Le pourcentage de biomasse enlevée_ew éclaircie (p. 100 EE), l’accroissement courant (A.c) et l’accroissement moyen (A.nn) ne sont calculés que pour la table de production en biomasse totale. A un âge donné, nous avons: - 11 B1B cc fl.B - B!’E (k) ! 11B1B 3. Résultats 3.1. Les tari( B retenus 3.11. Présentation Les quatre tarifs adoptés pour l’estimation de 1;! biomasse en fonction du volume bois fort de l’arbre sont les suivants (biomasse en kg, VBF en dm’) : ! r,.,.!.rf:,.&dquo;:,,, ,,4- 3.12. Remarque.s 1 - La pondération adoptée pour les tarifs (2), (3) et (4) est en : - VBF (la variance résiduelle du tarif non pondéré est proportionnelle à VBF). Le tarif (1) est pondéré en : 1 &dquo; VBF’’ L’ordonnée à l’origine ainsi obtenue est proche de la valeur supposée du poids anhydre total d’un brin de futaie de diamètre à la base de 7 cm. Le nuage des résidus réduits ne présente pas de structure particulière et est peu différent de celui obtenu 1 avec une pondération en : - VBF - Le tarif (2) a été construit avec 16 individus. Deux arbres fourchus ont été exclus de l’échantillon ; la définition du houppier que nous avons adoptée est telle que ces deux arbres se détachent nettement du nuage de points (VBF, BMH) : pour un même volume bois fort, l’arbre fourchu possède plus de biomasse dans son houppier. - L’ordonnée à l’origine de ce même tarif est négative. L’estimation de BMH est alors négative pour les petites valeurs de VBF (VBF < 12 dm 3 ), et, pour les valeurs de VBF inférieures à 190 dm 3 est plus petite que l’estimation de la biomasse inférieure à la découpe 7 cm de diamètre. Pour éliminer cette contradition, nous avons décidé de remplacer les estimations concernées en biomasse du houppier par les estimations en biomasse des bois de découpe inférieure à 7 cm de diamètre. Cette substitution se justifie par le fait qu’elle concerne des arbres de circonférence à 1,30 m inférieure à 50 cm et dont le diamètre à la base des branches est dans la grande majorité des cas inférieur à 7 cm (d’où BI70 = BMH). 3.2. Les tables construites Elles sont présentées dans les tableaux 1 à 4. Nous rappelons que les valeurs indiquées se rapportent toujours à l’hectare. La hauteur dominante est la moyenne des hauteurs des 100 plus gros arbres à l’hectare. L’arbre moyen est l’arbre de surface terrière moyenne (G pour le peuple- mentl . NI 3.3. Domaine de validité et précision - Le domaine de validité des tables est théoriquement défini par les limites de validité des tarifs utilisés. Elles correspondent aux valeurs extrêmes de VBF prises par les arbres échantillons : VBF = 0,12 M3 et VBF = 2,47 m3. Nous admettons cependant que les estimations de biomasse obtenues en dehors de ces limites sont assez proches des valeurs réelles. Ce point de vue est discuté dans le chapitre 4. - La précision du modèle de régression a été calculée au seuil de confiance de 95 p. 100 à partir de la formule de P ERROT rE (1976) qui donne la variance de la somme des estimations pour une collecte d’individus n’appartenant pas à l’échantillon. Cette variance est définie par : - , B 1 é!, - -? r f . 12 (5( _ k)2 avec S : biomasse estimée de la collection ; s’ : variance résiduelle du tarif ; n : effectif de l’échantillon (n = 16 ou n = 18) ; x : valeur de la variable explicative (VBFI pour une observation i de l’échan- tillon ; x : moyenne pondérée des x, de l’échantillon ; I : effectif de la collection ; X : moyenne non pondérée de la variable explicative pour les observations de la collection ; mi : poids d’une observation i (m, i ’ ! ou mi = . 1 j B m poids d’une observation i m, = - ou Mi &mdash;&mdash;&mdash;&mdash; . m; : poids d’une observation i r ’ PTTPI1 r rph ,tiv p. (FR) ’III -eiiii L’erreur relative (ER) au seuil de 5 p. 100 se déduit de cr (S) par : ER = (t0.05 V (J&dquo; (S)/S) x 100 t,,,, 5 est la valeur du t de Student au seuil de 5 p. 100 pour n - 2 degrés de liberté. Le tableau 5 fournit, pour les 4 tables de production en biomasse, les erreurs calculées sur : - la biomasse sur pied (E1) - la biomasse enlevée à chaque éclaircie (E2) - - la production totale (E3) Remarques : 1. Ces erreurs n’ont qu’une valeur théorique, leur calcul suppose implicitement qu’il n’y a pas erreur sur les volumes bois fort fournis par la table de P ARDÉ : ce sont les erreurs calculées sur des modèles (de production). 2. Dans le cas de la biomasse sur pied ou de la biomasse enlevée à chaque éclaircie, la collection d’individus est une collection d’individus tous identiques, de volume bois fort égal au volume bois fort de l’arbre moyen. 3. Nous avons indiqué dans le tableau 5 les limites de validité théoriques d’utilisa- tion des tarifs. 4. Pour la biomasse du houppier, les 5 premières valeurs de El et les 7 premières valeurs de E2 sont celles calculées sur les estimations de biomasse de découpe D < 7 cm, ces dernières se substituant aux estimations correspondantes dans la table 2. Les erreurs sur la production totale sont calculées avec les données du tarif (2) et les valeurs de biomasse indiquées dans cette même table. 3.4. Relations entre la table 1 et la table 2 L’étude de la répartition de la biomasse dans l’arbre (BiscH, 1985) a montré que la proportion de biomasse dans le houppier est linéairement indépendante de l’âge (R = - 0,010) et de C130 (R = 0,342). Elle vaut 16 p. 100. [...]... accroissements moyens sont sous-estimés : une bonne partie de la biomasse produite avant 30 ans n’est pas prise en compte Pour des raisons techniques évidentes, la récolte de la biomasse au cours des dégagements et nettoiements est actuellement peu envisageable De plus, il est difficile de la chiffrer : elle dépend de la densité du peuplement, du nombre, de la date et de l’intensité des interventions production. .. récolte de la biomasse au cours des cloisonnements n’est pas impossible Dans une régénération de hauteur moyenne 4,5 m, de densité 35 700 tiges/ RUCIAMACCHIE ha, B (1982) estime que la biomasse susceptible d’être récupérée avec un cloisonnement 50 m x 50 m, de 3 m de large, est de l’ordre de 4,3 tonnes/ha Enfin, il convient de rappeler que les tables proposées ici, comme la table de É, ARD P ne tiennent... compte de la biomasse produite par les essences d’accompagnement du chêne et en particulier le hêtre 5 Conclusion L’intérêt de ces tables est différent selon qu’il s’agit de la table de production en biomasse totale, de la biomasse du houppier ou des découpes inférieures à 7 et 4 cm de diamètre (Biomasse foliaire exclue dans tous les cas) La première offre la possibilité de comparer la production du chêne. .. audelà de 140 ans, et par conséquent que les relations linéaires établies demeurent correctes au-delà de cette limite d’âge imposée par l’échantillon De même que l’utilisation des tarifs, le calcul des erreurs relatives n’est en théorie réalisable que dans la zone de validité définie par les valeurs extrêmes des variables mesurées de l’échantillon Les erreurs présentées dans le tableau 5 en dehors de. .. effectivement, pour une circonférence (Clg ou C2g) de l’arbre moyen supérieure à 40 cm, que nous obtenons une bonne estimation des valeurs de biomasse disponible sur pied (BDP) et de la biomasse enlevée en éclaircie (BE) proposées dans la table 2 par les relations : BDP,_ 0,16 x BDP, et = BE, = 0,16 x BE, Les indices 1 et 2 correspondent aux numéros des tables 4 Discussion L’utilisation des 4 tarifs en dehors... , S È AG En outre, cette première table permet d’estimer rapidement la biomasse disponible pied de futaies de chênes d’âge varié, alors que les estimations rencontrées dans la bibliographie concernent généralement des peuplements d’un âge donné sur L’intérêt des tables de production du houppier, des bois de diamètre inférieur à 7 cm (découpe bois fort) et de diamètre inférieur à 4 cm réside dans l’estimation... dehors de leur limites estimations de biomasse qui peuvent être discutées théoriques de validité fournit des Les valeurs estimées en de à de la limite inférieure de validité (VBF < 0,12 m ) l paraissent très vraisemblables en raison de la valeur des termes constants des tarifs (1), (3) et (4) Ces termes constants sernblent être de bonnes estimations de la biomasse réelle quand VBF tend vers la valeur... Théorie de la régression linéaire multiple pondérée en vue de l’application aux calculs des tarifs de cubage et des tables de production Session de formation continue sur les tarifs de cubage et tables de production, E.N.G.R.E.F., Nancy, 14 p RANGER J., N C., RANGER D., 1981 Etude comparative de deux écosystèmes forestiers feuillu et s y résineux des Ardennes primaires françaises 1 - Biomasse aérienne... résultent d’un calcul qui ne prend pas en compte les erreurs sur les volumes bois fort fournis par la table de production P en effet, nous ne connaissons pas la précision de cette É ; ARD table Les erreurs erreurs annoncées sont donc inférieures inhérentes au mod le aux erreurs réelles : ce sont des théoriques Par ailleurs, il est important de souligner d’un point de vue fondamental que la totale et les... l’évaluation de ce potentiel dans la région Centre par conversion des volumes bois fort des futaies de chêne sessile en terme de biomasse Reçu Accepté le 28 mars 1986 le 28 novembre 1986 Remerciements Ce travail n’aurait pu être mené à bien sans les :3 utorisations d’abattage accordées par la Direction Régionale Centre de l’Office National des Forets et sans la collaboration financière de sa Direction . Un exemple de conversion d’une table de production en volume en tables de production en biomasse : le chêne dans le secteur ligérien J.L. BISCH lviculture, Centre INRA,. de convertir la table de production en volume proposée par P ARD É (1962) en différentes tables de production en biomasse. Nous avons choisi de construire quatre tables. nettoie- ments est actuellement peu envisageable. De plus, il est difficile de la chiffrer : elle dépend de la densité du peuplement, du nombre, de la date et de l’intensité